Фамилия Антонов — одна из самых распространённых в России, и её происхождение прозрачно: она образована от крестильного имени Антон, народной формы канонического имени Антоний. В основе лежит древнеримское родовое имя Antonius, которое, по одной из версий, восходит к греческому anteo — «вступать в бой, состязаться». Таким образом, первое значение фамилии — «сын того, кто состязается в силе». Модель образования типична для русских фамилий: суффикс -ов указывает на принадлежность потомку человека с именем Антон.

В православной традиции известно около тридцати святых покровителей имени Антоний. Самый почитаемый из них — преподобный Антоний Великий (251–356), раннехристианский подвижник и пустынник, основатель отшельнического монашества. Его память отмечается 30 января. Именно это имя давало дополнительный вес и распространённость фамилии, так как в крестьянской среде детей называли в честь святого.

Антоновы не были исключительно простого сословия. Дворянский род Антоновых зафиксирован в Родословных книгах Тверской и Калужской губерний, а их герб внесён в XVII часть «Общего гербовника дворянских родов Всероссийской империи». Известен случай пожалования дворянства: в 1836 году диплом на потомственное дворянство получил полковник Ларион Антонов. Это показывает, что фамилия бытовала в разных социальных слоях — от крестьян до офицерства.

Среди известных носителей — Алексей Иннокентьевич Антонов (1896–1962), советский военачальник, генерал армии, начальник Генерального штаба в 1945–1946 годах; авиаконструктор Олег Константинович Антонов (1906–1984), создатель самолётов «Ан»; и певец Юрий Михайлович Антонов (род. 1945). Такое разнообразие профессий — от военного дела до музыки — лишний раз подтверждает, что фамилия не привязывалась к одному роду занятий, а распространилась по всей стране.